LHCb實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的五夸克態(tài)，清華工物系團(tuán)隊(duì)作出重要貢獻(xiàn)

清華新聞網(wǎng)3月28日電  3月26日，歐洲核子研究中心（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的LHCb國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)宣布發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的五夸克態(tài)Pc(4312)，并觀(guān)測(cè)到2015年發(fā)現(xiàn)的五夸克結(jié)構(gòu)Pc(4450)實(shí)際上是由兩個(gè)質(zhì)量相近的共振態(tài)Pc(4440)和Pc(4457)疊加而成。以清華大學(xué)為主的LHCb中國(guó)組成員對(duì)此次發(fā)現(xiàn)作出重要貢獻(xiàn)。

粲夸克偶素（J/psi）和質(zhì)子（p）不變質(zhì)量譜中的峰狀結(jié)構(gòu)是三個(gè)五夸克態(tài)的貢獻(xiàn)

五夸克態(tài)研究骨干、本次新發(fā)現(xiàn)主要完成者、清華大學(xué)工程物理系張黎明副教授表示，2015年首次發(fā)現(xiàn)五夸克態(tài)只利用了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)一期運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，新的研究利用了迄今為止LHCb探測(cè)器采集的所有數(shù)據(jù)。通過(guò)重新優(yōu)化的事例選擇條件，信號(hào)的接收效率又得到了顯著提高。用于這次實(shí)驗(yàn)分析的數(shù)據(jù)有效統(tǒng)計(jì)量比2015年時(shí)幾乎增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)，在低統(tǒng)計(jì)量時(shí)無(wú)法觀(guān)測(cè)到的細(xì)致結(jié)構(gòu)清晰地顯現(xiàn)出來(lái)，給予了人們新的驚喜。

1964年蓋爾曼提出夸克模型以解釋強(qiáng)子（包含重子和介子）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？淇四Ｐ驼J(rèn)為，重子由三個(gè)夸克構(gòu)成，介子由一對(duì)正反夸克構(gòu)成。蓋爾曼同時(shí)指出，可能存在有別于普通重子或介子的奇特強(qiáng)子態(tài)，例如五夸克態(tài)。2015年LHCb實(shí)驗(yàn)在底重子到粲夸克偶素（J/psi）、質(zhì)子（p）和K介子的衰變過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)粲夸克偶素與質(zhì)子的不變質(zhì)量譜中存在明顯的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的分析表明，需要兩個(gè)共振態(tài)才能很好地描述這個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，分別命名為Pc(4450)和Pc(4380)，括號(hào)中的數(shù)字表示以兆電子伏為單位的粒子質(zhì)量。此成果入選了英國(guó)《物理世界》雜志年度物理學(xué)領(lǐng)域“十大突破”和美國(guó)《物理》雜志年度物理學(xué)領(lǐng)域“八項(xiàng)重要成果”。由高原寧、張黎明和楊振偉組成的清華大學(xué)LHCb團(tuán)隊(duì)對(duì)五夸克態(tài)的發(fā)現(xiàn)作出了重要貢獻(xiàn)。

五夸克粒子一種可能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：由一個(gè)粲重子和一個(gè)反粲介子構(gòu)成的分子態(tài)

“2015年LHCb發(fā)現(xiàn)了五夸克態(tài)，但還有很多有趣的問(wèn)題沒(méi)有解決，例如，這五個(gè)夸克是如何結(jié)合成奇特重子的？我們一直在努力探索這些問(wèn)題的答案，今天似乎有了更清晰的圖像。” LHCb中國(guó)組負(fù)責(zé)人高原寧教授表示。

“新的發(fā)現(xiàn)使得我們對(duì)五夸克態(tài)的理解又進(jìn)了一步。”清華大學(xué)工物系楊振偉副教授表示，“這三個(gè)五夸克態(tài)的寬度都很窄，質(zhì)量略低于粲重子和反粲介子質(zhì)量之和，有可能是粲重子和反粲介子形成的束縛態(tài)，但目前也不能排除有其它可能的解釋。”

LHCb清華組的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大科學(xué)裝置前沿研究”專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和清華大學(xué)自主科研經(jīng)費(fèi)的支持。

供稿：工物系

編輯：趙姝婧

審核：周襄楠